技术领域
[0001] 本
发明涉及一种钟表子组件，该钟表子组件一方面包括可动钟表元件，另一方面包括用于引导绕钟表机构的理论轴线的枢转的装置，其中，该可动钟表元件具有绕所述可动元件的枢
转轴线的至少一个第一环状回转外周面。
[0002] 本发明还涉及一种包括至少一个这样的钟表子组件的钟表
机芯。
[0003] 本发明还涉及一种包括至少一个这样的钟表机芯和/或包括至少一个这样的钟表子组件的
手表。
[0004] 本发明还涉及一种包括至少一个这样的钟表机芯和/或包括至少一个这样的钟表子组件的时钟。
[0005] 本发明涉及引导可动钟表元件的枢转、更具体地引导
陀飞轮或卡罗素
框架的领域。
背景技术
[0006] 通常，可动钟表元件，具体而言陀飞轮或卡罗素框架，在由钟表机芯的主机板承载的两个
宝石轴承之间枢转。
[0007] 在特定
实施例中，陀飞轮和卡罗素框架可以在
滚珠轴承上枢转。这种制造飞行陀飞轮的方式能显著减小陀飞轮框架的厚度，进而减小机芯的厚度。然而，这样的滚珠轴承中的摩擦是可变的，在很大程度上与驱动转矩成正比。
[0008] 还已知在三个外部轴承上枢转的陀飞轮框架，所述外部轴承可以是滚珠轴承。此实施例由于尺寸和由框架承载的重量而是有利的。摩擦问题类似于设置在一个滚珠轴承上的方案，这些滚珠轴承更小，但旋转得更快且存在三个滚珠轴承。
[0009] BRAUN名下的德国
专利申请号2136371A1公开了一种磁性轴承，该磁性轴承包括位于
外壳与
心轴之间的磁体装置，以便径向和轴向地保持心轴。由心轴和外壳承载的磁体可具有轴向或径向或甚至倾斜的
磁场。
[0010] JUNGHANS名下的德国专利号1205915B公开了
摆轮的磁性引导，其中荷磁(magnetically charged)盘与摆轮成一体，或由摆轮边沿形成，所述摆轮可在轴向地设在摆轮盘的两侧的磁环之间的气隙中旋转移动。
[0011] JUNGHANS名下的法国专利号1276204A公开了一种磁环，该磁环围绕摆轴自由地移动，以根据手表的
位置来补偿枢轴中的摩擦差异。在一个变型中，轴向推
力通过磁性排斥被传递到枢轴上。
发明内容
[0012] 本发明提出用于可动钟表元件、尤其是陀飞轮或卡罗素框架的枢转装置，该枢转装置位于可动元件或框架的外周处，邻近外径，具有摩擦被减小或消除的装置，并且其中不必使用滚珠轴承。
[0013] 为此目的，为了应用于静止钟表或时钟，本发明涉及一种钟表子组件，该钟表子组件一方面包括可动钟表元件，另一方面包括用于引导围绕钟表机构的理论轴线的枢转的装置，该可动钟表元件具有围绕所述可动元件的枢转轴线的至少一个第一环状回转外周面，其特征在于，所述第一外周面被荷磁或荷电(即，带磁或带电)，并且所述装置包括荷磁或荷电的第一环，或至少三个荷磁或荷电的第一表面，其与所述第一外周面相对地负荷(charge)以便在第一界面上产生排斥，以维持所述可动元件处于磁悬浮中，其中所述第一表面以规则方式围绕所述理论轴线布置。
[0014] 根据本发明的一个特征，为了将其应用于手表，所述一个可动钟表元件包括围绕所述可动元件的同一枢转轴线并在所述可动元件的两侧彼此相对的第一和第二环状回转外周面，所述第二外周面被荷磁或荷电，并且所述装置包括荷磁或荷电的第二环，或至少三个荷磁或荷电的第二表面，其与所述第二外周面相对地负荷以便在第二界面处排斥第二外周面，所述第二表面围绕所述理论轴线规则地设置。
[0015] 本发明还涉及一种包括至少一个这样的钟表子组件的钟表机芯，其特征在于，该机芯包括围绕所述可动元件和所述枢转引导装置的磁场和/或静
电场隔离或屏蔽装置。
[0016] 本发明还涉及一种手表，该手表包括至少一个钟表机芯和/或包括至少一个这样的钟表子组件，其特征在于，该手表包括围绕所述可动元件和所述枢转引导装置的磁场和/或静电场隔离或屏蔽装置。
[0017] 本发明还涉及一种时钟，该时钟包括至少一个这样的钟表机芯和/或包括至少一个这样的钟表子组件，其特征在于，该时钟包括围绕所述可动元件和所述枢转引导装置的磁场和/或静电场隔离或屏蔽装置。
附图说明
[0018] 在阅读下面参考附图的详细说明后，本发明的其它特征和优点将显现，在附图中：
[0019] -图1示出在陀飞轮框架的特定且非限制性情形中的根据本发明的可动钟表元件的示意性透视图，该可动钟表元件在用于手表的枢转引导装置中在所有位置都维持悬浮。
[0020] -图2示出图1的组件的示意性顶视图。
[0021] -图3示出在一个特定实施例中图2的同一组件沿截面AA的示意图，在该实施例中，荷磁的环在可动钟表元件的外周区域中的上方和下方，并且枢转引导装置的荷磁的极靴设置成面对这些荷磁的环以推斥它们。
[0022] -图4示出图3的一个变型，该可动元件包括通过凹槽隔开的极性相同的环。
[0023] -图5示出图3的一个变型，该可动元件在荷磁边缘上包括外周路径，该荷磁边缘被位于可动元件的平面上的固定极靴推斥。
[0024] -图6以透视图示出一种非常有效的自动
定心方案，图7以类似于图3的截面图示出该方案，在该方案中，具有三排同心的固定极靴，中间的一排面对可动元件的荷磁的环，端部的两排产生比中间路径上更高的磁场；图8示出该场的分布，其中，自枢转轴线起的半径位于横坐标上，场强度位于纵坐标上。
[0025] -图9示出一个变型的截面图，其中，可动元件的上方和下方的极靴的半径分别小于和大于可动元件的荷磁环的半径。
[0026] -图10示出一个变型的截面图，其中可动元件的环倾斜约30°，并且相对的固定极靴也倾斜，位于可动元件上方和下方的这些极靴以相同倾斜度投影在锥体上，半径分别小于和大于可动元件的荷磁环的半径。
[0027] -图11示出另一个变型的截面图，其中，可动元件上方和下方的场在与可动元件的荷磁环相对的圆柱形表面中产生。
[0028] -图12示出配备有根据本发明的组件的手表的示意性顶视图，该组件包括具有荷电表面的可动元件，和具有相对地荷电的表面的枢转引导装置。
[0029] -图13示出配备有根据本发明的组件的时钟的示意性透视图，其中可动元件仅在其一个面上悬浮。
具体实施方式
[0030] 本发明还涉及一种用于机芯100的钟表子组件10。该子组件10一方面包括可动钟表元件2，另一方面包括用于引导绕虚拟轴线——这里将被称为钟表机构的理论轴线D0——的枢转的装置1，其中，该可动钟表元件具有至少一个外周面3，在当前的情形中为绕可动元件2的枢转轴线D的第一环状外周回转面31。
[0031] 一般而言，该装置1与钟表如手表200或时钟300的机芯100的主机板或桥
夹板或条夹板连接。然而，本发明可供与可动构件、轮、摆锤、叉杆或其它元件一体地安装的装置1使用。
[0032] 根据本发明，第一外周面31在径向坐标中被均匀地轴向荷磁或荷电，且优选在
角坐标中被均匀地荷磁或荷电。
[0033] 这意味着，得到的磁场和/或静电场视情形而定在“轴向”方向上被定向，即，平行于理论轴线D0。该场对于垂直于理论轴线D0的平面中的每个角位置具有相同的值。在这方面应指出的是，第一环状回转外周面31优选是垂直于枢转轴线D的平面，该枢转轴线D的作用是在操作中与理论轴线D0对齐。
[0034] 装置1包括优选均匀地荷磁或荷电的第一环，或至少三个荷磁或荷电的第一表面11，其与第一外周面31相对地负荷以便在第一界面41处排斥该第一外周面31。这些第一表面11优选围绕理论轴线D0规则地设置，以保持可动元件2在方向D0上沿轴向悬浮。在附图所示的一个实施例中，这些第一表面11设置在中心位于轴线D0上的等边三角形中。自然地，它们的数量可以更多，呈不规则或优选规则的多边形，或共同形成环状或类似的单个连续表面。
[0035] 在一个特定实施例中，这些第一表面11是共面的。
[0036] 在一个特定实施例中，这些第一表面11彼此相同，且产生相同的磁场或静电场。
[0037] 如果所述第一环或所述至少三个第一表面11优选以均匀方式被荷磁或荷电，则其它实施例——称为“适当不均匀的”实施例——是可行的，其例如具有特定强度或方向的场，具有循环的、特别是周期性的特征。
[0038] 通常更简单的是，使用一致的构件工作并且以适当方式将它们组合，以便在要求
定位第一外周面31的位置施加最低场级，如下文在特别是通过图6示出的特定实施例中将看到的那样，三组六个磁体成120°：三个上方磁体和三个下方磁体。
[0039] 然而，尽管实现起来更复杂，但也可以获得充分的荷磁或荷电
精度以在单个构件中集成场的径向调制：这就是这里所谓的单个“适当不均匀的”荷磁或荷电表面。
[0040] 以此基本形式，本发明应用于诸如图13中所示的时钟300——其中第一表面11位于可动元件2下方——的静止钟表使得可动元件2能够维持处于悬浮中。在静止应用中，需担心的冲击更少(自然地，在运输期间必须通过夹具或类似物来固定可动元件2)，并且对于10g以下的
加速度值而言，可以通过由一组止挡部件或滑槽(runner)或圆柱形宝石轴承或
弹簧或类似物形成的径向保持装置来确保定心，而不会使本发明提出的方案在摩擦方面的益处显著降低。优选地，形成该径向保持装置的元件定位成与第一表面11径向对应。由于摩擦而引起的损失仅在径向上，并且当轴线D0竖直时存在的摩擦比枢轴的摩擦小得多。
[0041] 在静止应用中，可以通过外部装置来产生磁场或静电场：特别是至少一个电磁体可以在第一表面11上形成磁场，除机芯的其它元件的干扰以外，没有其它对场强度的限制。该限制可以通过以下手段避免：使用围绕可动元件2和枢转引导装置1的磁场和/或静电场隔离或屏蔽装置，或者在磁性变型中使用弱顺磁材料如
铝、金、
黄铜或同类材料(导磁率小于2)，或者在静电变型中使用低介电材料(
介电常数在1到50之间且
介电强度在10MV/m以上)。
[0042] 本发明应用于手表200要求可动元件2在所有空间位置被保持，和在没有显著干扰的情况下吸收冲击的能力，以及除可动元件2的悬浮以外，确保其枢转轴线D在枢转引导装置1的理论轴线D0上的永久定心或重新定心的架构。
[0043] 为此目的，如特别是图3中可见的，可动钟表元件2包括围绕可动元件2的相同枢转轴线D并且在可动元件2的两侧彼此相对的第一环状回转外周面31和第二环状回转外周面32。因此，增加了具有与第一表面31相同的功能但相对地负荷的第二表面32。根据可动元件2的几何形状，这两个表面31和32位于整个可动元件2的两侧，或者位于可动元件2中包含的凸缘或凸环的两侧，或者其它部分的两侧。优选地，但非必要地，这些环状表面31和32具有相等的平均半径RN。
[0044] 第二外周面32优选在角坐标中以均匀的方式被荷磁或荷电。
[0045] 如果所述第二环或所述至少三个第二表面12优选以均匀方式被荷磁或荷电，则其它“适当不均匀的”实施例是可行的，其例如具有特定强度或方向的场，具有循环的、特别是周期性的特征和/或在与理论轴线D0有关的径向坐标中具有非单一的磁化梯度，从而例如产生与在最小半径Rm和最大半径RM之间界定出的径向
冠部对应的较弱磁场，其中Rm＜RM，这种不均匀性优化了悬浮的可动元件2的定心。
[0046] 附图示出了由极靴承载的可动元件的各种有用表面31、32、33，即，用于表面31和32的极靴35或35A和35B以及用于边缘表面33的极靴38。这种布置结构是本发明的一个特定变型，该变型事实上是非限制性的，可动元件2可以在其特定表面上被直接荷磁或荷电。
[0047] 以类似方式，附图示出了装置1的承载极靴的承载结构15：用于第一表面11的上极靴36、用于第二表面12的下极靴37、承载用于与第三边缘表面33配合的第三表面13的切向极靴39。这些实施例不是限制性的。一种便捷的实施例包括使用荷电磁体和/或棒来形成这些极靴。自然地，承载结构15的表面也可被直接荷磁或荷电。
[0048] 根据本发明，与第一表面31相似，第二外周面32被荷磁或荷电。装置1包括荷磁或荷电的第二环，或者至少三个荷磁或荷电的第二表面12，其与第二外周面32相对地负荷以在第二界面42处排斥该第二外周面32，第二表面12优选以类似于第一表面11的布置的方式围绕理论轴线D0规则地设置。
[0049] 这种规则布置对于需要良好的径向保持和良好的定心的机构而言尤其有用。
[0050] 自然地，下文针对具有第一和第二相对外周面31、32的方案将说明的不同变型也可应用于图13的方案，特别是与定心有关的变型。
[0051] 与上文所描述的其中可动元件2具有单个第一外周面31的变型一样，可以通过类似于上述径向保持装置的径向保持装置来确保全部或一部分定心。然而，这里描述的一些变型可以通过磁场和/或静电场的特定设置来确保实际的定心功能。径向保持装置主要用作行程终端安全止挡部，并且可利用间隙进行调节，使得在通常操作中可动元件2与该径向保持装置的构件之间不存在
接触。特别是由机械止挡部件形成的该径向保持装置有利地-5
覆盖有用来吸收冲击
能量的材料，例如抗磁材料(负
磁化率小于或等于-10 )。
[0052] 在一个特定实施例中，第一表面11根据理论轴线D0在第一环上重组在一起，和/或第二表面12根据理论轴线D0在第二环上重组在一起。
[0053] 不同的变型实施例是可行的，尤其是：
[0054] -第一外周面31通过可动元件2的中间凹槽34中的低介电材料(介电常数在1到50之间且介电强度在10MV/m以上)与第二外周面32隔开，如图4中所示。该凹槽34在可动元件2的区域351和352之间包括一种介质，该介质根据具体情形可以为弱
顺磁性的(导磁率小于2)，或介电的，则具有一介电常数(介电常数在1到50之间且介电强度在-510MV/m以上)。还可使用抗磁材料(负磁化率小于或等于-10 )，例如
石墨或
石墨烯。
[0055] -如图3中所示，第一外周面31邻近第二外周面32，且它们具有极性相对的磁荷或电荷。
[0056] 要点是，不产生可动元件2所处的磁场和/或静电场的强度的
不平衡，特别是确定了悬浮的平行于理论轴线D0的分量。
[0057] 可动元件2和场的尺寸确定自然是困难的。一般而言，承受1g.mm转矩的、重量小于1克、特别是接近0.2g的可动元件2例如框架的悬浮是可行的，但需要用于确定尺寸和型式(prototype)的很大的工作量(如果快速完成所使用的磁性或静电构件的最佳制造，则需要数月)。
[0058] 一个示例性实施例采用轴向磁化的钕-
铁-
硼磁体，其具有1.4T的剩余磁场、0.25mm的半径和0.5mm的高度。可动元件2是具有1T的剩余磁场、6.02mm和5.62mm的直径以及0.45mm的高度的轴向磁化的磁性冠部。界面41和42的宽度选择成等于0.025mm。
这些值确保了悬浮，使极靴的数量倍增容许了适当适应于可动元件的重量和向其施加的转矩。
[0059] 为了确保可动元件2的枢转轴线D相对于理论轴线D0正确定心，以及为了确保在佩戴者移动(约20g的加速度)之后的重新定心，以及良好的抗冲击性(在手表中冲击可达5000g的加速度)，可动元件2有利地包括补充定心装置。在图5的变型中，这些补充定心装置包括第三周缘表面33，其在角坐标中以均匀方式被径向荷磁或荷电，并且装置1包括至少三个荷磁或荷电的第三表面13，其全部与该第三周缘表面33相对地负荷，并且围绕理论轴线D0规则地设置。该第三周缘表面33可形成可动元件2或诸如环或类似物的附加构件的一体部分。
[0060] 图7示出一种变型，其提供改进的安全性以防止可动元件2的任何径向漂移：每个所述第一表面11和每个第二表面12都包括用于在相应界面41、42处沿相同方向发射多个磁场或静电场的装置。这些场在相应界面41、42处位于大致彼此平行的方向上。这一系列磁场至少包括：
[0061] -位于相对于理论轴线D0的内半径RI上的第一内场BE1，所述内半径RI具有比外周面31或相对的外周面32的平均半径RM更低的值；
[0062] -位于具有与平均半径RM相等的值的法向半径RN上的第二法向场BE2；
[0063] –以及位于具有比法向半径RN更高的值的外半径RE上的第三外场BE3；
[0064] -第二法向场BE2的强度低于内场BE1和外场BE3的强度，以便在子组件10经历任何干扰之后将可动元件2的枢转轴线D复位成与理论轴线D0重合。上述
现有技术文献均没有公开荷磁或荷电表面的这种特定设置，或者它们发射的场的设置以及这些场在同一界面处的分布。
[0065] 在这样的应用中，在图7的示例中，装置1包括三个
站点，每个站点均配备有6个极靴，即上极靴36A、36B、36C和下极靴37A、37B、27C，因此在荷磁极靴的情况下，存在共计18个用于提升可动元件2的磁体，其几何形状优选全部相同，但是设置在中间半径上的磁体比内磁体和外磁体(剩余磁场为1.4T)更弱(剩余磁场为0.8T)。在此情况下，可动元件
2受到强排斥，致使它沿径向移动，因为比在其平衡位置存在的场强得多的相对的场导致移动，如图8中所示。因此，在此示例中：
[0066] -在所有位置(
水平和竖直)，可动元件2被保持悬浮，与轴向上通过表面31、32表示以及径向上通过承载结构15表示的止挡部件不接触，其中承载结构15包含在装置1中用于承载包括这些表面31和32的极靴，并且，由所保持的运动引起的振动极小且在轴向和径向上不超过两微米；
[0067] -在所有位置，在与止挡部件接触之前，可动元件2将抵抗在加速方向上的介于15g到25g之间的加速度。
[0068] 此示例不是限制性的，因此可以使用具有相同剩磁但具有不同体积的磁体。
[0069] 图9示出了一个变型，其中，在平衡位置，可动元件2位于上极靴36和下极靴37之间，所述上极靴36和下极靴37关于可动元件2的极靴35相对于彼此径向偏离，并且该可动元件2受到倾斜的平衡场，并且其中，径向漂移产生的效果类似于使可动元件2的第一外周面31和第二外周面32大致返回位于装置1的极靴的内半径RI和外半径RE之间的间隙的中间，在法向半径RN上。
[0070] 图10示出了具有比图7中更少的极靴的另一个变型：形成
倾侧的上极靴36A和36B的一部分的第一外周面31和形成倾侧的下极靴37B和37C的一部分的第二外周面32以锥角θ相对于枢转轴线D成锥形。相结合地，每个第一表面11和每个第二表面12具有的法线在通过理论轴线D0并以相同锥角θ倾侧的平面中，并且在与第一外周面31和第二外周面32相同的方向上，以确保界面41、42的大致恒定的宽度。在加速之后的径向漂移的情况下，该系统倾向于
自动调节并且自动发生再定心。
[0071] 在图11所示的另一个变型中，在第一界面41处，磁场线或静电场线与中心在理论轴线D0上的圆柱体相切并相对于与理论轴线D0平行的方向以相同角度α倾斜地入射，并且在第二界面42处，磁场线或静电场线与中心在理论轴线D0上的圆柱体相切并且相对于与理论轴线D0平行的方向以相同角度β倾斜地入射。
[0072] 还可以通过改变表面11和12的尺寸，尤其通过更小的内直径和因而更大的表面积，来改善可动元件的
稳定性，由于本发明不需要用于可动元件2的任何轴向枢轴，因此这是可以实现的。
[0073] 图10示出一种替代方案，其中框架的磁化冠部倾斜30°：在此情况下，磁体的数量可以减少到12；在倾斜30°的位置，磁体也可由一个或多个磁化晶片替代。
[0074] 商用的钕-铁-硼磁体的高度可以减小到0.2m，这允许生产非常扁平的可动元件2。
[0075] 优选地，为了实施本发明，被磁化的表面具有0.8特斯拉以上的剩余磁场。
[0076] 在使用与手表应用中的可动元件2的小
质量兼容的静电场的方案中，被荷电的表面优选由
驻极体制成。这种使用至少一个静电场的方案与本领域技术人员预想的观念相违背，本领域技术人员通常谨慎地避免
表壳中存在静电场。
[0077] 为了良好的稳定性和良好的操作，可动元件的轴向磁化作用或适当情况下其电荷优选在角坐标中是均匀的，或大致均匀。
[0078] 有利地，作为本发明的结果，可动元件2可以制成不具有任何轴向枢轴。
[0079] 在优选且非限制性的实施例中，可动元件2是陀飞轮或卡罗素框架，或者上条或打点
发条盒或轮。
[0080] 在静止应用中，例如时钟300，在一个特定变型中，可动元件2在第一外周面31处受到由至少一个电磁体产生的磁场。
[0081] 本发明还涉及包括至少一个这样的钟表子组件10的钟表机芯100。根据一个有利变型，该机芯100包括围绕可动元件2和枢转引导装置1的磁场和/或静电场隔离或屏蔽装置。
[0082] 本发明还涉及包括至少一个这样的钟表机芯100和/或包括至少一个这样的钟表子组件10的手表200。根据一个有利变型，该手表200包括围绕可动元件2和枢转引导装置1的磁场和/或静电场隔离或屏蔽装置。
[0083] 本发明还涉及包括至少一个这样的钟表机芯100和/或包括至少一个这样的钟表子组件10的时钟300。根据一个有利变型，该时钟300包括围绕可动元件2和枢转引导装置1的磁场和/或静电场隔离或屏蔽装置。
[0084] 总之，在不具有制造难度的一个实施例中，陀飞轮框架包括在轴向上(例如，在Z+为+且在Z-为-)被磁化的连续的外环。机芯100的主机板包括以相同方式被磁化的三个磁体，这三个磁体在接近于但低于或高于陀飞轮框架的所述环的半径上以大约120°设置。一个、两个或三个桥夹板也承载三个磁体以便封闭枢转系统。该三对固定磁体(主机板和桥夹板)维持所述环处于轴向和径向悬浮中，从而承载陀飞轮框架。此组件确保了框架的位置并允许框架无摩擦地旋转。此功能由用于陀飞轮框架的
减振器功能予以补充，这可以消除对设置在框架中的减振器系统的需求。
[0085] 还可以将两个磁化环容纳在机芯的主机板和桥夹板中，并且将三个磁体容纳在框架中。此方案在空间方面略为不利。
[0086] 通过省略通常位于可动元件的中心处的两个枢轴，陀飞轮框架的这种外周或外部引导在厚度方面节省了空间。
[0087] 因此，本发明提供了在摩擦方面没有变化的无摩擦枢转，这提高了效率和操作稳定性。
[0088] 根据本发明的带导向枢转的陀飞轮框架在其枢转时受到永久高
频率(约100Hz)和低振幅(约1微米)的振荡。这些振荡对于机构的正确操作而言不明显。
[0089] 通过履行减振器的功能，根据本发明的装置还简化了设置在框架中的摆轮的枢转，并且减少了形成陀飞轮框架的构件的重量和数量。
[0090] 本发明容许生产超扁平的陀飞轮。
[0091] 陀飞轮框架的这种枢转可以有利地适用于其它可动钟表元件、摆锤、发条盒或
齿轮系。
